流れと振動による粒状体界面の変形とメソスコピック物理の構築

• 研究課題/領域番号: 22540384
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 佐野 理 東京農工大学, 大学院工学研究院, 教授 (80126292)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 粒状体 / 密度波 / 固液相転移 / 界面変形 / 空洞崩壊 / 浸食 / 渦輪衝突 / メソスコピック / 流動化

研究概要

粒の密な集合体（粒状体）は巨視的には連続媒質とみなせるが，媒質の境界付近は個々の粒子が識別できる微視的な世界である．本研究課題では，そうしたマクロとミクロの世界をつなぐ中間領域の物理学を構築することを目的とした．これまでに，例えば乾燥した粒状体を鉛直に加振した場合に，粒の層数（微視量）が３を超えると弾性体や流体に類似した集団運動が発生し得るが，その挙動は層厚という巨視量で特徴づけられること，領域内では固体相と流体相が時空間的に変動することなどを明らかにした．また，粒状体中の流れでは，粒の移動が流れを変え，粒のわずかな不均一分布も拡大されて土砂崩れのような巨視的な変化をもたらす可能性が示された．

研究成果

• [雑誌論文] Wavelength selection of ripples in a vertically vibrating dynamically thick granular layer due to density-wave refraction (2014)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sano
  • 雑誌名: Comptes Rendus Mecanique 巻: Vol.342 号: 1 ページ: 52-62
  • DOI: 10.1016/j.crme.2013.10.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initial Condition Dependence on the Onset and Growth of Sand Ripple Due to Steady Uni- Directional Viscous Flow (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Ishii, Osamu Sano
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: Vol.82 号: 11 ページ: 114401-114401
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.114401
  • NAID: 40019871429
  • 査読あり
• [雑誌論文] Onset of Landslides due to the Flow-Induced Waterway Formation in Three-Dimension in a Granular Material (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Sano, N. Sano, Y. Takagi, Y. Yamada
  • 雑誌名: Proc. 14th Asian Congress of Fluid Mech. (Hanoi and Halong, Vietnam) 巻: Vol.2(ISBN : 987-604-913-146-2) ページ: 1254-1260
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pattern formation due to a vortex ring colliding to a granular layer and its dependence on the granular properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Junya Yoshida, Osamu Sano
  • 雑誌名: Proc. 14th Asian Congress of Fluid Mech. (Hanoi and Halong, Vietnam) 巻: Vol.1(ISBN : 987-604-913-145-5) ページ: 655-659
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wavelength Selection Mechanism of Ripples in Vertically Vibrated Thicker Granular Layer (2012)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sano
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: Vol.81 号: 3 ページ: 033401-033401
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.033401
  • NAID: 40019184527
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collision of a vortex ring on granular material. Part II. Erosion of the granular layer (2012)
  • 著者名/発表者名: Junya Yoshida, Naoya Masuda, Boku Ito, Takayoshi Furuya, Osamu Sano
  • 雑誌名: Fluid Dyn. Res. 巻: Vol.44 号: 1 ページ: 0155011-18
  • DOI: 10.1088/0169-5983/44/1/015502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collision of a vortex ring on granular material. Part I. Interaction of the vortex ring with the granular layer (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoya Masuda, Junya Yoshida, Boku Ito, Takayoshi Furuya and Osamu Sano
  • 雑誌名: Fluid Dyn. Res. 巻: Vol.44 号: 1 ページ: 015501-015501
  • DOI: 10.1088/0169-5983/44/1/015501
  • 査読あり
• [雑誌論文] 鉛直に加振した粒状体を伝わる密度波と表面変形 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐野理
  • 雑誌名: 京都大学数理解析研究所講究録 巻: 1800巻 ページ: 171-183
  • URL: http://hdl.handle.net/2433/173018
• [雑誌論文] 鉛直に加振した粒状体を伝わる密度波と表面変形 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐野 理
  • 雑誌名: 京都大学数理解析研究所講究録 巻: 1800 ページ: 171-183
• [雑誌論文] Density Wave as a Mechanism of the Formation of Ripples in Vertically Oscillated Thicker Granular Layer (2011)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sano
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: Vol.80 号: 3 ページ: 034402-034402
  • DOI: 10.1143/jpsj.80.034402
  • NAID: 40018753716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow-induced waterway in a heterogeneous granular material (2011)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sano
  • 雑誌名: Computer Phys. Comm. 巻: Vol.182 号: 9 ページ: 1870-1874
  • DOI: 10.1016/j.cpc.2010.12.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] 渦輪の衝突による粒状体表面のパターン形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田隼也,佐野理
  • 雑誌名: 京都大学数理解析研究所講究録 巻: 1724巻 ページ: 192-199
  • URL: http://hdl.handle.net/2433/170457
• [雑誌論文] 渦輪の衝突による粒状体表面のパターン形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田隼也, 佐野理
  • 雑誌名: 京都大学数理解析研究所講究録 巻: 1,727 ページ: 192-199
• [雑誌論文] Density wave as a mechanism of the formation of ripples in vertically oscillated granular layer (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Sano
  • 雑誌名: J.Phys.Soc.Jpn. 巻: 80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flow-induced waterway in a heterogeneous granular material (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Sano
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Onset and Growth of Sand Ripples due to a Steady Viscous Flow in an Annular Channel (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuki Oshiro, Osamu Sano
  • 雑誌名: Forma 巻: Vol.25 ページ: 15-22
  • URL: http://www.scipress.org/journals/forma/pdf/2501/25010015.pdf
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solid-fluid transition and the formation of ripples in vertically oscillated granular layers (2010)
  • 著者名/発表者名: Osamu Sano
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc. 巻: Vol.1227 ページ: 100-114
  • DOI: 10.1063/1.3435381
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solid-Fluid Transition and the Formation of Ripples in Vertically Oscillated Granular Layers (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Sano
  • 雑誌名: AIP Conf.Proc. 巻: 1227 ページ: 100-114
  • 査読あり
• [雑誌論文] Onset and Growth of Sand Ripples due to a Steady Viscous Flow in an Annular Channel (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Oshiro, O.Sano
  • 雑誌名: Forma 巻: 25 ページ: 15-22
  • 査読あり
• [学会発表] 土砂崩れ発生の力学的メカニズム―流体による粒状体の流動化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐野理
  • 学会等名: 日本学術会議公開シンポジウム(第1回理論応用力学シンポジウム)～自然災害に関する力学研究の動向と課題～
  • 発表場所: 日本学術会議,東京
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] 土砂崩れ発生の力学的メカニズム ― 流体による粒状体の流動化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐野 理
  • 学会等名: 第１回理論応用力学シンポジウム
  • 発表場所: 日本学術会議，東京
  • 招待講演
• [学会発表] Onset of landslides due to the development of waterways induced by a viscous flow in a granular material (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Sano, N. Sano, Y. Takagi, Y. Yamada
  • 学会等名: The 14th Asian Congress Fluid Mech.
  • 発表場所: Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 2013-10-17
• [学会発表] Collision of a vortex ring on the granular layer (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, O. Sano
  • 学会等名: IUTAM Symposium on Vortex Dynamics : Formation, Structure and Function
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2013-03-13
• [学会発表] 鉛直加振による粒状体の undulation 形成の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土勢督史, 佐野 理
  • 学会等名: 日本流体力学会年会
  • 発表場所: 東京農工大学
• [学会発表] 水平アクリル円筒における粒状体の回転偏析の実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大沼 誠, 佐野 理
  • 学会等名: 日本流体力学会年会
  • 発表場所: 東京農工大学
• [学会発表] 渦輪の粒状体表面への衝突―不安定性と衝突痕 IV (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田隼也, 佐野 理
  • 学会等名: 日本流体力学会年会
  • 発表場所: 東京農工大学
• [学会発表] 粘性流による粒状体中の半球形空洞の崩壊過程 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐野治翔, 佐野 理
  • 学会等名: 日本流体力学会年会
  • 発表場所: 東京農工大学
• [学会発表] 渦輪の粒状体表面への衝突によるパターン形成機構 IV (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田隼也, 佐野 理
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] Pattern formation due to a vortex ring colliding to a granular layer and its dependence on the granular properties (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, O. Sano
  • 学会等名: The 14th Asian Congress Fluid Mech.
  • 発表場所: HUST(Hanoi Univ.), Hanoi, Vietnam
• [学会発表] Onset of landslides due to the development of waterways induced by a viscous flow in a granular material (2013)
  • 著者名/発表者名: O. Sano, N. Sano, Y. Takagi, Y. Yamada
  • 学会等名: The 14th Asian Congress Fluid Mech.
  • 発表場所: HUST(Hanoi Univ.), Hanoi, Vietnam
• [学会発表] Pattern formation due to a vortex ring colliding to a granular layer and its dependence on the granular properties (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, O. Sano
  • 学会等名: The 14th Asian Congress Fluid Mech.
  • 発表場所: Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 2012-10-15
• [学会発表] Erosion of the granular layer due to the collision of the vortex ring (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Yoshida, O. Sano
  • 学会等名: The 23rd IUTAM Congress
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2012-08-23
• [学会発表] Wavelength Selection of Ripples in Vertically Vibrating Thicker Granular Layer due to Density Wave Refraction (2012)
  • 著者名/発表者名: O. Sano
  • 学会等名: The 8th European Solid Mechanics Conference
  • 発表場所: Graz, Austria
  • 年月日: 2012-07-09
• [学会発表] 渦輪の粒状体表面への衝突によるパターン形成機構IV (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田隼也, 佐野理
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大,兵庫
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 渦輪の衝突による粒状体表面上のパターン形成 (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田隼也, 佐野理
  • 学会等名: 「地形のダイナミクスとパターンとその境界領域」研究集会
  • 発表場所: 九州大学応用力学研究所
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] 鉛直に加振した粒状体を伝わる密度波と表面変形 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐野理
  • 学会等名: 京大数理研「非線形波動現象の研究の新たな進展」研究集会
  • 発表場所: 京大,京都
  • 年月日: 2011-10-14
• [学会発表] 渦輪の粒状体表面への衝突によるパターン形成機構III (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田隼也, 佐野理
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 富山大,富山
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 渦輪の粒状体表面への衝突-不安定性と衝突痕II (2011)
  • 著者名/発表者名: 吉田隼也, 佐野理
  • 学会等名: 日本流体力学会
  • 発表場所: 首都大,東京
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] Bifurcation in Vertically Oscillated Granular Layer and the Characteristics of Solid- Fluid Transition (2011)
  • 著者名/発表者名: O. Sano
  • 学会等名: The 4th Intern. Sym. Bifurcations and Instabilities in Fluid Dynamics
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2011-07-18
• [学会発表] Bifurcation in Vertically Oscillated Granular Layer and the Characteristics of Solid-Fluid Transition (2011)
  • 著者名/発表者名: O.Sano
  • 学会等名: 4th Intern.Sym.Bifurcations and Instabilities in Fluid Dynamics
  • 発表場所: Barcelona, Spain(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-18
• [学会発表] Mesoscopic Physics between Particulate System and Continuum (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Sano
  • 学会等名: The 55th Congress Indian Soc. Theor. Appl. Mech.
  • 発表場所: Hamirpur, India
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] Mesoscopic Physics between Particulate System and Continuum (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Sano
  • 学会等名: 55^<th> Cong.Indian Soc.Theo.Appl.Mech.
  • 発表場所: Hamirpur, India(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] Spatio-temporal variation of granular temperature in the pattern formation of vibrating granular material (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Sano, A. Takei, T. Kanayama, M. Suzuki
  • 学会等名: The 24th IUPAP Intern. Conf. Stat. Phys.
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] Spatio-temporal variation of granular temperature in the pattern formation of vibrating granular material (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Sano
  • 学会等名: 24th IUPAP Intern.Conf.Stat.Phys.
  • 発表場所: Cairns, Australia(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] Flow-Induced Waterway in a Heterogeneous Granular Material (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Sano
  • 学会等名: Conf. Comp. Phys.
  • 発表場所: Trondheim, Norway
  • 年月日: 2010-06-23
• [学会発表] Flow-Induced Waterway in a Heterogeneous Granular Material (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Sano
  • 学会等名: Conf.Comp.Phys.
  • 発表場所: Trondheim, Norway(招待講演)
  • 年月日: 2010-06-23
• [学会発表] Wavelength Selection of Ripples in Vertically Vibrating Thicker Granular Layer due to Density Wave Refraction
  • 著者名/発表者名: O. Sano
  • 学会等名: 8 th European Solid Mech. Conf.
  • 発表場所: Grazer Congress, Graz, Austria
  • 招待講演
• [学会発表] Erosion of the granular layer due to the collision of the vortex ring
  • 著者名/発表者名: J.Yoshida (O.Sano)
  • 学会等名: The 23rd Int. Cong. Theor. Appl. Mech.
  • 発表場所: China National Convention Center, Beijing, China
  • 招待講演
• [学会発表] Collision of a vortex ring on the granular layer
  • 著者名/発表者名: J.Yoshida (O.Sano)
  • 学会等名: IUTAM Symposium on Vortex Dynamics: Formation, Structure and Function
  • 発表場所: Centennial Hall, Kyushu University School of Medicine,Fukuoka, Japan
• [学会発表] 渦輪の粒状体表面への衝突---不安定性と衝突痕III
  • 著者名/発表者名: 吉田隼也（ 佐野 理）
  • 学会等名: 日本流体力学会
  • 発表場所: 高知大，高知
• [学会発表] 同心二重円筒内における砂漣発生の初期条件依存性 ～砂漣の発生および その後の成長について～
  • 著者名/発表者名: 石井一輝（ 佐野 理）
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国大，神奈川
• [学会発表] 粘性流による粒状体中の半球形空洞の崩壊過程
  • 著者名/発表者名: 山田悠平，佐野治翔（ 佐野 理）
  • 学会等名: 形の科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京農工大，東京
• [学会発表] 渦輪の衝突による粒状体表面へのパターン形成
  • 著者名/発表者名: 吉田隼也（ 佐野 理）
  • 学会等名: 形の科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京農工大，東京
• [学会発表] 鉛直加振による粒状体のundulation形成の研究
  • 著者名/発表者名: 土勢督史（ 佐野 理）
  • 学会等名: 形の科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京農工大，東京
• [学会発表] 砂漣形成の初期条件依存性
  • 著者名/発表者名: 石井一輝（ 佐野 理）
  • 学会等名: 形の科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京農工大，東京
• [学会発表] 水平アクリル円筒における粒状体の回転偏析の実験
  • 著者名/発表者名: 大沼誠（ 佐野 理）
  • 学会等名: 形の科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京農工大，東京
• [図書] 偏微分方程式(東京大学工学教程)(単著) (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐野理
  • 総ページ数: 194
  • 出版者: 丸善